(57)【要約】  電池１０は、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、電解液と、電極群及び電解液を収容する電槽とを含む。電槽は、開口を有する収容部１６と、収容部１６の開口を封口する蓋１８と、を含んでいる。電槽は、電解液の液面より下部で内部に電解液を保持する液体保持部１６ｂと、電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部１６ａとを有している。電槽の側部の気体保持部１６ａは、厚みが、液体保持部１６ｂの厚みよりも小さくなっている、これにより、内圧の上昇により二次電池が破裂したときに、破片等が周囲に飛散するのを抑制することができる。よって、二次電池の安全性が向上する。
2011048782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極及びセパレータを有する電極群と、電解液と、前記電極群及び前記電解液を収容する、開口を有する収容部、及び前記収容部の開口を封口する蓋、を有する電槽と、を具備した二次電池であって、
前記電槽は、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有し、
前記気体保持部が薄肉部を含む、二次電池。
【請求項２】
前記電槽の内部が、少なくとも１つの隔壁により複数の室に区分され、
前記複数の室のそれぞれが前記電極群と前記電解液とを収容し、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記気体保持部に前記薄肉部が独立に形成されている、請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手側壁と略平行な板状であり、
前記薄肉部が前記長手側壁または前記蓋に対して千鳥配列で形成されている、請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の一方は、前記一対の長手側壁の一方に設けられ、隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の他方は、前記一対の長手側壁の他方に設けられている、請求項３記載の二次電池。
【請求項５】
隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の一方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の一方寄りに設けられ、隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の他方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の他方寄りに設けられている、請求項３記載の二次電池。
【請求項６】
前記薄肉部が上端及び下端を有する略長方形であり、
前記上端に沿って第１溝が設けられ、
前記下端に沿って第２溝が設けられ、
前記第２溝が前記第１溝よりも深い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記薄肉部が、前記気体保持部の外側面に凹部を設けることで形成されており、
前記薄肉部を保護する保護材が、前記凹部の中に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記保護材が、ゲル材料、ゴムシート、布、及び軟質樹脂材料よりなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項７記載の二次電池。
【請求項９】
前記凹部が、平坦な底面を有し、前記底面の９０％以上が前記保護材で覆われている、請求項７または８記載の二次電池。
【請求項１０】
前記保護材が、板状であり、その厚みが、前記凹部の最大深さ以下である、請求項９記載の二次電池。
【請求項１１】
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手端部と略平行な板状であり、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記一対の長手側壁の一方に比較的強度の大きい強薄肉部が設けられ、前記一対の長手側壁の他方に比較的強度の小さい弱薄肉部が設けられ、
隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の一方は、前記一対の長手側壁の一方に設けられ、隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の他方は、前記一対の長手側壁の他方に設けられている、請求項１記載の二次電池。
【請求項１２】
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手端部と略平行な板状であり、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記蓋に、比較的強度の大きい強薄肉部及び比較的強度の小さい弱薄肉部が１つずつ設けられ、
隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の一方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の一方寄りに設けられ、隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の他方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の他方寄りに設けられている、請求項１記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電槽の破片や電解液の飛散を抑制するための構造を有する、鉛蓄電池等の二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池は、充電により繰り返し使用できることから、車載用電源、携帯電子機器用電源、及び蓄電設備用電源などに、幅広く使用されている。二次電池の汎用性が高まるにつれて、二次電池を過充電または過放電したり、逆接続したりするような誤使用も増大する。そのような二次電池の誤使用があると、二次電池の種類によっては、電解液の漏液や電池の破裂を招く場合もある。【０００３】
このため、近年、特に携帯電子機器用電源として使用されるリチウムイオン二次電池は、１または複数の電池をケースに収容した電池パックとして使用されることが多い。電池パックは、１機種の負荷機器用の電源装置として、その形状、容量などが決められる。このため、その充電装置の動作を、当該電池パックの特性に合わせて最適化することができるとともに、過充電や過放電を確実に防止するための機構を組み込むことも可能となる。また、負荷機器に装着し得る方向及び姿勢を電池パックの形状で規定することにより、逆接続を防止することもできる。【０００４】
一方、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、及びニッケル−カドミウム電池などは、１機種の負荷機器の電源装置に特化した態様で使用されるのではなく、様々な機器の電源装置として使用されることが多い。よって、これらの二次電池で過充電や逆接続等の誤使用を避けるためには、電池ケースに充電方法や使用方法を明示して注意を喚起するといった方法に頼らざるを得ない。【０００５】
そして、例えば鉛蓄電池では、過充電や逆接続等の誤使用があると、可燃性ガス（例えば水素ガス）が電槽の内部に充満することがある。電槽の内部に充満した可燃性ガスに何らかの原因で引火すると、電槽の内部圧力が急激に上昇し、電槽が破損されることも考えられる。【０００６】
そのため、これらの二次電池においては、そのような電槽の破損による電解液や破片の飛散を抑制するための抑制構造を設けるのが好ましい。この点に関連して、特許文献１では、鉛蓄電池の電槽の蓋に溝状の薄肉部を設けることで、電解液や破片の飛散を抑制しようとしている。【０００７】
特許文献２では、電池ケースの対向する側壁に薄肉部を偏った位置に設けている。特許文献３では、電池ケースの蓋の上面をプラスチック製のカバーにより覆っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６３−１３５７６０号公報
【特許文献２】実開昭５７―２０７７５号公報
【特許文献３】特開昭６３−１９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のように溝状の薄肉部を蓋に設けるだけでは、電槽の内部で可燃性ガスに引火した場合の急激な内圧の上昇に対して、十分に破壊のエネルギを抑えられない場合がある。そしてそのような場合には、薄肉部を基点に電槽の破損が拡がり、却って大きな破片を生じたり、電解液の流出を助長したり、する可能性がある。【００１０】
さらに、例えば鉛蓄電池では、電槽の内部がいくつかの室に区切られている場合がある。そのような場合に、電槽の蓋や側壁に特許文献１または２のような薄肉部を設けると、１つの室の内部で可燃性ガスに引火して、その１つの室の内圧が上昇し、薄肉部が破断したときには、薄肉部の他の室を囲う部分も同時に破断することがある。その結果、内圧の急激な上昇が起こっていない室からも電解液が外部に流出したり、破片が飛散したりすることも考えられる。【００１１】
また、特許文献３のように、二次電池の電槽の蓋をプラスチック板材等のカバーで覆った場合には、電槽の蓋に設けられることの多い電極端子への電源ケーブルなどの接続が困難となったり、電解液を補充する作業が煩雑となったりするなどの不都合がある。また、電槽の破壊は、蓋のみならず側部でも起こるために、電槽の蓋の上にカバーを被せるだけでは、電解液及び破片の飛散を十分に抑制することはできない。【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内圧の上昇により二次電池の電槽が破損されるときに、電槽が広範囲に破損されるのを防止して、破片及び電解液の飛散を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一局面は、正極、負極およびセパレータを有する電極群と、電解液と、前記電極群および前記電解液を収容する、開口を有する収容部、及び前記収容部の開口を封口する蓋、を有する電槽と、を具備した二次電池であって、
前記電槽は、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有し、
前記気体保持部が薄肉部を含む、二次電池に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内圧の上昇により二次電池のケースが破損するときに、ケースが広範囲に破損するのを防止して、破片及び電解液の飛散を抑制することができる。【００１５】
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成及び内容の両方に関し、本発明の他の目的及び特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１及び２に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図２】実施形態１及び２に係る二次電池の内部構造を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】実施形態１に係る二次電池の薄肉部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図５】実施形態３に係る二次電池の薄肉部の拡大断面図である。
【図６】実施形態３に係る二次電池の薄肉部が破断した様子を示す、拡大断面図である。
【図７】実施形態３の変形例に係る二次電池の薄肉部が破断した様子を示す、拡大断面図である。
【００１７】
【図８】本発明の実施形態４及び５に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図９】実施形態４に係る二次電池の薄肉部の拡大断面図である。
【図１０】実施形態５に係る二次電池の薄肉部の拡大断面図である。
【図１１】実施形態５の変形例に係る二次電池の薄肉部が破断した様子を示す、拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図１３】実施形態６に係る二次電池の内部構造を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態７に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【００１８】
【図１５】本発明の実施形態８に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態９に係る二次電池の外観を示す斜視図である。
【図１７】実施形態９に係る二次電池の内部構造を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図１８】図１６の矢視拡大断面図である。
【図１９】実施形態９に係る二次電池の薄肉部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、正極、負極及びセパレータを有する電極群と、電解液と、前記電極群及び前記電解液を収容する、開口を有する収容部、及び前記収容部の開口を封口する蓋、を有する電槽と、を具備した二次電池に関する。電槽は、電解液の液面より下部で内部に電解液を保持する液体保持部と、電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有する。そして、気体保持部は、薄肉部を含む。
【００２０】
電槽の気体保持部は、過充電や逆接続等の二次電池の誤使用により発生した可燃性ガスが溜まる部分である。よって、気体保持部に薄肉部を設けることで、何らかの原因で電槽の内部に充満した可燃性ガスに引火し、内部圧力が急激に上昇したような場合には、気体保持部の薄肉部が早期に破断する。これにより、液体保持部の破損が抑制される。よって、大きな破片が生成されるのを防止することができるとともに、電解液の飛散を抑えることができる。
【００２１】
本発明の一形態においては、電槽の内部は、少なくとも１つの隔壁により複数の室に区分され、複数の室のそれぞれが電極群と電解液とを収容している。そして、複数の室のそれぞれに対して、気体保持部に薄肉部が独立に形成されている。
【００２２】
このように、電槽の内部の複数の室のそれぞれに対して、薄肉部を独立に形成することで、いずれかの室の内部で可燃性ガスに引火し、その室の内圧が急激に上昇したような場合にも、その室の薄肉部を早期に破断させることで、隔壁が破損するのを避けることができる。よって、各室の内部の可燃性ガスが次々に引火して、電槽が大規模に破損するのを防止することができる。よって、電解液及び破片の飛散をより効果的に抑制することができる。
【００２３】
本発明の他の形態においては、収容部は、一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、その底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び上記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含む。少なくとも１つの隔壁は、一対の短手側壁と略平行な板状である。そして、薄肉部は、長手側壁または蓋に対して千鳥配列で形成されている。なお、複数の室のそれぞれは、直方体状であり、一対の対向する端面は一対の長手側壁により画成され、かつ他の一対の対向する端面は底部及び蓋により画成されている。
【００２４】
車載用の鉛蓄電池等は、電槽の内部が複数の室に区分されているのが一般的であり、各室は、電槽の長手方向と垂直な複数の隔壁で区切られる場合が多い。そのような場合に各室の薄肉部を一方の長手側壁で隣り合わせに一列に並べると、各室の薄肉部の間隔が小さいことから、１つの薄肉部が破断すると、それにより隣の薄肉部までもが破断してしまうことが考えられる。
【００２５】
そこで、本形態では、各室の薄肉部を、蓋または側部に対して、一列に並ぶように設けるのではなく、千鳥配列（もしくは、ジグザグ）に設けるものとしている。薄肉部を千鳥配列に設けることで、薄肉部と隣の薄肉部との間隔を、薄肉部を一列に並べる場合よりも大きくすることが可能となる。よって、１つの薄肉部が破断したときに、その影響により他の薄肉部が破断するのを防止することができる。これにより、電解液及び破片の飛散を抑えることができる。また、電槽の強度も向上する。
【００２６】
ここで、薄肉部を電槽の側部に千鳥配列で設ける１つの形態としては、隣り合う２つの室の薄肉部の一方を、一対の長手側壁の一方に設けるとともに、隣り合う２つの室の薄肉部の他方を、一対の長手側壁の他方に設ける、ことが考えられる。このように、一対の長手側壁の間で薄肉部を室毎に互い違いに設けることで、薄肉部の間隔を少なくとも各室の厚みよりも大きくすることができる。
【００２７】
薄肉部を電槽の側部に千鳥配列で設ける他の形態としては、各薄肉部の上下の位置を変えることで、一対の長手側壁の一方において各薄肉部を千鳥配列で設けることが考えられる。この形態でも、薄肉部の間隔をある程度は大きくすることができる。
【００２８】
薄肉部を電槽の蓋に千鳥配列で設ける形態としては、隣り合う２つの室の薄肉部の一方を、蓋の、一対の長手側壁の一方寄りに設け、隣り合う２つの室の薄肉部の他方を、蓋の、一対の長手側壁の他方寄りに設けることが考えられる。
【００２９】
本発明のさらに他の形態においては、薄肉部は上端及び下端を有する略長方形であり、上端に沿って第１溝が設けられ、かつ下端に沿って第２溝が設けられている。そして、第２溝は第１溝よりも深い。
【００３０】
第２溝が第１溝よりも深いことから、第２溝が設けられた、薄肉部の下端は、上端よりも破断しやすくなっている。電槽の内圧が上昇したときに、薄肉部の下端が上端よりも早期に破断することで、上端は破断されずに残る可能性が大きくなる。薄肉部の上端が残り、下端のみが破断すると、電槽内部から外部にガスが噴出するときの噴出方向は斜め下向きとなる。これにより、電槽内部から電解液が電槽の外部に噴出する場合にも、その噴出方向は斜め下向きとなる。よって、電解液が広範囲に飛散するのを防止することができる。
【００３１】
本発明のさらに他の形態においては、薄肉部は、気体保持部の外側面に凹部を設けることで形成される。そして、薄肉部を保護する保護材が、その凹部の中に配置される。
【００３２】
電槽に薄肉部を設けると、その部分の強度は他の部分の強度よりも小さくなる。よって、薄肉部が例えば金属製の他部材と衝突したような場合には、他の部分が衝突した場合よりも、電槽が破損する可能性は大きくなる。よって、電槽に薄肉部を設けることにより、電槽が外部からの干渉に対して破壊されやすくなるといえる。
【００３３】
この点に関連して、特許文献１及び２のように、電槽の内側面を切り欠くなどして薄肉部を設けると、薄肉部が電槽の外側面と面一に形成される。これに対して、本形態では、電槽の外側面に凹部を設けることで薄肉部を形成している。よって、薄肉部は、電槽の外側面で他の部分よりも凹んだ形状に形成される。これにより、薄肉部が他部材と衝突し難くなる。さらに、その凹部に保護材を配置することで、薄肉部が他部材と直接衝突するのを避けることができる。よって、薄肉部が他部材からの干渉により破損するのを抑制することができる。ここで、保護材の素材としては、ゲル材料、ゴムシート、布、及び軟質樹脂材料等を使用することができる。
【００３４】
さらに、凹部は、平坦な底面を有し、その底面の９０％以上が保護材で覆われているのが好ましい。薄肉部を、例えば電槽の壁部に切欠を形成することにより設けると、応力が集中し、二次電池の落下等による衝撃に対して電槽が破壊されやすくなる場合がある。これに対して、平坦な底面の凹部の形成により薄肉部を設けた場合には、薄肉部が平坦となり、応力の集中を避けることができる。よって、二次電池の落下等による衝撃に対して電槽が容易に破壊されるのを防止することができる。
【００３５】
さらに、電槽内圧の上昇が急激であれば、切欠または溝状の薄肉部では、薄肉部を起点に破断が広範囲に拡がる場合がある。これに対して、平坦な底面を有する薄肉部であれば、破断が薄肉部だけに止まりやすくなる。さらに、薄肉部から生じる破片の厚みも小さくなるので、破片が他部材と衝突したときの衝撃も小さくなる。
【００３６】
ここで、底面の幅は、１０〜９０ｍｍ とするのが好ましい。また、二次電池のサイズに応じて、１０〜６０ｍｍもしくは、１０〜３０ｍｍ とするのが好ましい。ここでいう「幅」とは、底面が矩形であれば、短辺の長さである。底面が円形であれば、直径である。底面が楕円形であれば、短径である。底面がストライプ状であれば、その幅である。
【００３７】
さらに、薄肉部は、上面視で略長方形状であり、その長手方向と、室の上面視の長手方向とが平行であるのがよい。薄肉部をそのような形状で設けることにより、薄肉部の破断が、室の上面視の長手方向に沿った亀裂として生じる場合が多くなる。よって、薄肉部の破断が、隣接する室に達するのを抑制することができる。よって、電槽の広範囲な破壊が防止されるので、破片及び電解液の飛散を効果的に抑制することができる。
【００３８】
さらに、保護材は、凹部の底面と略平行な上面及び凹部の底面と対向する下面を有する板状とし、その厚みは、凹部の最大深さ以下とするのが好ましい。これにより、保護材が、凹部の開口から外側に突出するのを避けることができる。よって、保護材を、電槽の表面から突出した状態で設けることが防止される。その結果、二次電池の外観の品位が低下したり、外側に突出した保護材が必要以上に外部と接触したり、するのを防止することができる。
【００３９】
本発明のさらに他の形態においては、収容部は、一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含む。少なくとも１つの隔壁は、一対の短手端部と略平行な板状である。隣り合う２つの室の強薄肉部の一方は、一対の長手側壁の一方に設けられ、隣り合う２つの室の強薄肉部の他方は、一対の長手側壁の他方に設けられている。
【００４０】
本発明のさらに他の形態においては、収容部は、一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含む。少なくとも１つの隔壁は、一対の短手端部と略平行な板状である。複数の室のそれぞれに対して、蓋に、比較的強度の大きい強薄肉部及び比較的強度の小さい弱薄肉部が１つずつ設けられている。隣り合う２つの室の強薄肉部の一方は、蓋の、一対の長手側壁の一方寄りに設けられ、隣り合う２つの室の強薄肉部の他方は、蓋の、一対の長手側壁の他方寄りに設けられている。
【００４１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係る二次電池の外観を斜視図により示す。図２に、同二次電池の内部構造を示す。なお、図２においては、ケース及び蓋の一部を切り欠いて、二次電池の内部構造を示している。
【００４２】
図示例の電池１０は、開口を有し、発電要素を収容する収容部１６と、収容部１６の開口を封口する蓋１８とを備えている。収容部１６と、蓋１８とを合わせて電槽という。発電要素は、電極群２４と、例えば硫酸水溶液からなる図示しない電解液と、を含む。電極群２４は、正極、負極、及びそれらの間に介在されたセパレータを含む。
【００４３】
収容部１６及び蓋１８は、絶縁体から構成される。その絶縁体の例としては、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチロール樹脂、及びＡＢＳ樹脂などが挙げられる。
【００４４】
より具体的には、収容部１６は、略長方形の底部と、その底部の一対の長辺から立ち上がる一対の長手側壁５２、並びに上記底部の一対の短辺から立ち上がる一対の短手側壁５４を含む側部と、を備えている。
【００４５】
収容部１６と蓋１８とからなる電槽の内部は、少なくとも１つ（図示例では５つ）の隔壁によって、複数（図示例では６つ）の室（セル）２２に区分されている。各隔壁は、収容部１６の内部を仕切る隔壁下部２０と、後述のリブ１８ｃとから形成されており、短手側壁５４と略平行である。
【００４６】
複数の室２２には、それぞれ、電極群２４、及び電解液が収容されている。隣接する室２２間では、それぞれの電極群２４が、ストラップ２６及び接続部２８を介して、直列に接続されている。収容部１６の両端の室２２に収容された電極群２４は、それぞれの正極または負極が、正極または負極の極柱３０及び３２と接続されている。
【００４７】
蓋１８は、収容部１６の底部と略同形の天板部１８ａと、天板部１８ａの外周部から所定長さだけ立ち下がる脚部１８ｂと、収容部１６の各隔壁下部２０と対応する位置に設けられ、各隔壁下部２０とともに上記隔壁を形成するリブ１８ｃとを備える。収容部１６と蓋１８とは、脚部１８ｂが収容部１６の上端部と溶着されるとともに、隔壁下部２０とリブ１８ｃとが溶着されることにより、互いに接合される。
【００４８】
蓋１８の天板部１８ａの上面には、極柱３０及び３２とそれぞれ接続される一対の電極端子３４及び３６が、電槽の長手方向（以下、長手方向Ｘ）の両端近傍かつ電槽の短手方向（以下、短手方向Ｙ）の一方に偏った位置に、それぞれ設けられている。また、天板部１８ａの上面の短手方向Ｙの他方に偏った位置には、長手方向Ｘに等間隔で並ぶように、各室２２に電解液を注入するための複数の電解液注入用孔３８が設けられている。各電解液注入用孔３８は栓４０で密封されている。
【００４９】
収容部１６は、一般的に、その内法（inside dimension）の深さＨの７０〜８０％の液位となるように電解液が入れられる。電槽の内部の電解液の液面よりも上の部分には、空気等の気体が存在している。よって、電槽の上部（収容部１６の側部の上から２０〜３０％の部分、及び蓋１８）は、気体を内部に保持する気体保持部１６ａを構成している。一方、電槽の下部（収容部１６の側部の下から７０〜８０％の部分、及び収容部１６の底部）は、電解液を内部に保持する液体保持部１６ｂを構成している。
【００５０】
図３に示すように、電池１０においては、気体保持部１６ａの平均的な厚みＤ１が、液体保持部１６ｂの平均的な厚みＤ２よりも小さくなっている。よって、図示例の電池１０においては、電槽の側部の気体保持部１６ａの全部ないしは大部分（例えば、８０％以上の部分）が薄肉部となっている。その結果、電槽の側部の気体保持部１６ａは液体保持部１６ｂよりも強度（例えば引張強度）が小さくなっている。
【００５１】
よって、気体保持部１６ａに、過充電等により発生する可燃性のガス（例えば水素ガス）が充満し、それに引火して電槽の内圧が急激に上昇したような場合には、まず、電槽の側部の気体保持部１６ａのいずれかの部分が早期に破断する。その結果、内圧のそれ以上の上昇が抑えられて、液体保持部１６ｂが破断するのを避けることができる。よって、液体保持部１６ｂから電解液が外部に流出するのを避けることができる。
【００５２】
また、薄肉部が早期の段階で破断することで、破断のエネルギが大きくなるのが抑えられる。よって、電解液や破片を飛散させるエネルギが抑えられる。このため、例え電解液や破片が飛散したとしても、飛散の範囲を抑えることができ、それによる被害を抑えることができる。さらに、薄肉部から生じた破片は厚みが小さいので、破片が飛散することによる危険性をより小さくすることができる。以上のことから、二次電池の安全性を向上させることができる。
【００５３】
気体保持部１６ａの平均的な厚みＤ１の、液体保持部１６ｂの平均的な厚みＤ２に対する割合は、これには限定されないが、例えば４０〜６０％とすることができる。上記割合を６０％以下とすることにより、内部圧力が上昇したときに、気体保持部１６ａが早期に破断し易くなるといえる。一方、上記割合を４０％以上とすることで、一般的な強度の電槽であれば、電槽に大きな外力が加わった場合、例えば電池１０を誤って落下させたり、他の部材を気体保持部１６ａに衝突させたりした場合にも、気体保持部１６ａが容易には破壊され難くすることができる。
【００５４】
同様に、気体保持部１６ａの平均的な引張強度の、液体保持部１６ｂの平均的な引張強度に対する割合は、これには限定されないが、例えば６０〜７０％とすることができる。なお、平均的な厚みは、気体保持部１６ａ及び液体保持部１６ｂのそれぞれで、角部や、突起がある部分等の特に厚みが大きく変化している部分を除いた平坦な部分の所定数箇所（例えば１０箇所）の厚みを測定し、それを平均化することで求めることができる。
【００５５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を説明する。実施形態２の二次電池は、実施形態１の電池１０と外観的には同一であるので、図１及び図２を流用して説明する。
【００５６】
実施形態２の二次電池においては、電槽の側部のうち、長手側壁５２の気体保持部１６ａの平均的な厚みだけが液体保持部１６ｂよりも小さくなっている。短手側部５４の気体保持部１６ａの平均的な厚みは液体保持部１６ｂの平均的な厚みと同じである。
【００５７】
このように、長手側壁５２の気体保持部１６ａの全部ないしは大部分（例えば、８０％以上の部分）を薄肉部とすることで、電槽の側部の中で、内圧の上昇により、より大きな力を受ける部分を薄肉部とすることができる。よって、実施形態１とほぼ同様の効果を達成することができる。加えて、実施形態１よりも電槽における薄肉部の割合が小さくなるので、電槽の強度の低下を抑制することができる。よって、外力により電槽が破壊される可能性を小さくしつつ、破片や電解液の飛散を抑制することができる。
【００５８】
なお、短手側部５４の気体保持部１６ａの全部ないしは大部分を薄肉部とし、気体保持部１６ａの長手側壁５２の平均的な厚みは液体保持部１６ｂの平均的な厚みと同じにする場合は、本実施形態の変形例であり、本発明はこれを包含する。
【００５９】
（実施形態３）
次に、図４を参照して、本発明の実施形態３を説明する。図４は、実施形態３の二次電池の外観を示す斜視図である。図示例の電池１０Ａにおいては、長手側壁５２の気体保持部１６ａの一部分だけに薄肉部が形成されている。
【００６０】
より具体的には、図示例の電池１０Ａにおいては、気体保持部１６ａの長手側壁５２に、長手方向Ｘと平行な長手方向を有する長方形の薄肉部４１が設けられている。薄肉部４１の一対の長辺は、薄肉部４１の上端と下端とに位置している。薄肉部４１の一対の短辺は、電槽の上下方向と平行である。薄肉部４１は、全ての室２２と一部分が重なるように設けるのが好ましい。これにより、いずれの室２２で内圧が上昇したときにも、その室２２のガスを外部に逃がすように薄肉部４１を開口させることができる。さらに、薄肉部４１は、一対の長手側壁５２の一方にのみ設けることもできるし、両方に設けることもできる。
【００６１】
さらに、図５に示すように、図示例の電池１０Ａにおいては、薄肉部４１の上端に沿って第１溝４１ａが形成されるとともに、下端に沿って第２溝４１ｂが形成されている。そして、第２溝４１ｂの深さ（薄肉部４１の底面からの深さ）ｈ２は、第１溝４１ａの深さｈ１よりも大きくなっている。よって、電槽の内部圧力が上昇したときには、下端の第２溝４１ｂに沿った部分の方が、上端の第１溝４１ａに沿った部分よりも破断しやすくなっている。
【００６２】
よって、図６に示すように、下端の第２溝４１ｂに沿った部分だけが破断して、上端の第１溝４１ａに沿った部分に非破断部４１ｃが形成される。その結果、非破断部４１ｃが蝶番のように機能して、薄肉部４１が斜め下に向かって開口する。よって、電池１０Ａの内部のガスは、矢印で示すように、下方に噴出するので、例え電解液のしぶきが生じても、そのしぶきも斜め下に向かって飛散する。したがって、電解液が広範囲に飛散することが防げるので、電池の安全性をより向上させることが可能となる。ここで、第１溝４１ａの深さｈ１と、第２溝４１ｂの深さｈ２との比：ｈ１／ｈ２は、これに限定されないが、例えば１／３〜１／２とすることができる。
【００６３】
このような第１溝及び第２溝は、前述または後述の実施形態に係る電池の薄肉部にも適用でき、これらの変形例も本発明に包含される。
【００６４】
また、薄肉部４１の面積は、これに限定されないが、例えば８０Ｄ２６型であれば、３０〜６５ｃｍ2とするのが好ましい。薄肉部４１の面積を３０ｃｍ2未満であると、その面積が小さすぎて、薄肉部４１が早期に破断しない場合がある。一方、薄肉部４１の面積が６５ｃｍ2を超えると、電槽１６の強度が急激に低下する場合がある。より好ましい薄肉部４１の面積は、４０〜５０ｃｍ2である。
【００６５】
さらに、薄肉部４１の左右両端に沿って、それぞれ、第２溝４１ｂと同程度の深さの溝を設けるのも好ましい。これにより、より確実に、薄肉部４１を斜め下に向かって開口させることができる。
【００６６】
各溝４１ａ及び４１ｂの横断面形状はＵ字状、長方形形状、三角形形状等、特に限定されない。しかしながら、第２溝４１ｂについては、破断を起こりやすくするために、その横断面の形状は、底に向かって尖っているの（楔形状）が好ましい。例えば、第２溝４１ｂの横断面形状は、三角形状が好ましい。
【００６７】
図７に、実施形態３の二次電池の変形例を示す。図示例の電池においては、電槽の内部圧力が上昇したときに、第１溝４１ａに沿った部分が破断しないように、電池の内部に蝶番５５を設けている。蝶番５５は、薄肉部４１と、その上方の長手側壁５２との間に跨るように設けられている。この構成により、薄肉部４１を、より確実に斜め下に向かって開口させることが可能となる。なお、上記のような第１溝、第２溝及び蝶番は、基本的には、薄肉部４１を短手側壁５４に設ける場合にも適用でき、これらの態様も本発明に包含される。
【００６８】
（実施形態４）
次に、図８を参照して、本発明の実施形態４を説明する。図８は、実施形態４の二次電池の外観を示す斜視図である。実施形態４は、実施形態１〜３を改変したものである。実施形態４の電池１０Ｂが、実施形態１〜３の各電池と異なるのは、電池１０Ｂが気体保持部１６ａを覆うカバー１４を備えている点である。
【００６９】
カバー１４を電池１０Ｂに備えさせることで、薄肉部が電槽の内圧の上昇により破断したときに、破片や電解液が飛散するのをさらに効果的に抑制することができる。
【００７０】
カバー１４の素材は、電解液の性質を考慮して、耐酸性の高いものとするのが好ましい。例えば、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム、天然ゴム、合成イソプレンゴム、スチレン-イソプレン-スチレンゴム、及びポリイソプレンゴム等のゴム材料、並びにポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、テフロン(登録商標)、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリアクリル酸エステル、及びシリコーン系樹脂等の樹脂材料を好適に使用することができる。さらには、これらの材料と、セラミックとの複合材料を使用することもできる。
【００７１】
カバー１４の形態は、板状の他、帯状、シート状、網状、繊維状または布状とすることができる。
【００７２】
また、図示例のように、蓋１８に、電極端子３４及び３６、並びに電解液注入用孔３８等が設置される場合には、作業性を考慮して、カバー１４には、対応する位置に開口を設けて、電源ケーブルの接続や電解液の補充を行いやすくするのが好ましい。ここで、「対応する位置」とは、カバー１４を電池１０Ｂに装着した状態で、外部から電極端子設置部や電解液注入用孔にアクセスするのを容易とする位置をいう。代表的には電極端子設置部や電解液注入用孔と正対する位置をいう。
【００７３】
図８においては、カバー１４には、電極端子３４及び３６の設置部、並びに開口部３８と対向する位置に、所定数（図示例では８つ）の開口４２が設けられている。そのような位置に、適宜の寸法の開口４２を設けることにより、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。
【００７４】
なお、図８においては、気体保持部１６ａのほぼ全部がカバー１４により覆われている。これに限らず、薄肉部が気体保持部１６ａの一部分である場合には、薄肉部だけを覆うようにしてもよい。この場合にも、薄肉部は、全部を覆ってもよいし、一部分だけを覆ってもよい。
【００７５】
図９に、薄肉部４１がカバー１４により覆われている場合を示す。図示例においては、カバー１４の最下端部１４ａは、薄肉部４１の下端よりも下に位置している。このように、薄肉部４１を覆うことで、例え電解液が薄肉部４１の開口から噴出しても、電解液のしぶきが真横に飛散するのを防止することが可能となり、電池の安全性をより向上させることができる。
【００７６】
（実施形態５）
次に、本発明の実施形態５を説明する。実施形態５の二次電池は、外観的には実施形態１〜４の二次電池と同じである。よって、図１〜８の符号を流用して説明する。
【００７７】
実施形態５の二次電池は、実施形態１〜４の各電池に、さらに補強材を備えさせたものである。補強材は、電槽の薄肉部以外の部分の強度を大きくするためのものであり、例えばテープ状の部材から形成することができる。補強材は、電槽の内側の面に、粘着材により接着するのが好ましい。
【００７８】
補強材を設ける箇所は、薄肉部が気体保持部１６ａに設けられる態様に応じて設定される。
例えば、図１の電池１０では、気体保持部１６ａの全体が薄肉部であるために、補強材は、液体保持部１６ｂの気体保持部１６ａと隣接する部分１６ｃに設けるのが好ましい。これにより、気体保持部１６ａにおける破断が液体保持部１６ｂに伝播するのを防止することができる。また、図１の電池１０では、電槽１６の上端部１６ｄの内側に補強材を設けるのも好ましい。上端部１６ｄは、蓋１８の脚部１８ａが溶着される箇所であり、その箇所を補強することにより、破断が電槽の全体に及ぶのを効果的に防止することができる。
【００７９】
また、図１の電池１０では、液体保持部１６ｂと気体保持部１６ａとの境界線を跨ぐように補強材を設けるのも好ましい。そのように補強材を設けることで、気体保持部１６ａに破片が生じても、その破片を補強材で液体保持部１６ｂに繋ぎ止めることが可能となる。よって、破片の飛散が抑えられる。
【００８０】
さらに、図１の電池１０で、短手側壁５４の気体保持部１６ａには薄肉部を設けず、長手側壁５２の気体保持部１６ａの全体だけを薄肉部とする場合には、短手側壁５４の気体保持部１６ａに補強材を設けるのも好ましい。これにより、より確実に、気体保持部１６ａの長手側壁５２だけを破断させることができる。またこの場合には、長手側壁５２と短手側壁５４との境界を跨ぐように補強材を設けてもよい。これにより、長手側壁５２が破断して破片が生じても、その破片を補強材で短手側壁５４に繋ぎ止めることができる。よって、破片の飛散が抑えられる。
【００８１】
図１０に示すように、図４の電池１０Ａでは、薄肉部４１を囲むように補強材５６を設けるのも好ましい。これにより、薄肉部４１の破断が周囲の部分に伝播するのを防止することができる。
【００８２】
また、図１１に示すように、補強材５６を、薄肉部４１と、その上方の長手側壁５２との間に跨らせるのもよい。これにより、補強材５６を蝶番のように機能させて、図７の場合と同様の効果を達成することができる。
【００８３】
図８の電池１０Ｂについては、図１及び図４の電池１０及び１０Ａについて指摘した箇所に補強材を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
以上述べたような効果を達成するために、補強材を構成する部材は、破断強度が、３７．５〜１５０Ｎ／２５ｍｍであるのが好ましい。この破断強度は、日本工業規格（規格番号：JIS K 7113:1995）に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機（例えば、（株）島津製作所製ＡＧＳ−５００Ｂ）により、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で伸張することにより測定した値である。
【００８５】
また、補強材を構成する部材は、破断するまでの伸張率が、３０〜１２５％であるのが好ましい。これにより、薄肉部が破断するときの衝撃で補強材自体が破断するのを防止することができる。伸張率のより好ましい範囲は、１００〜１２５％である。この伸張率は、日本工業規格（規格番号：JIS K 7113:1995）に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機（例えば、（株）島津製作所製ＡＧＳ−５００Ｂ）により、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で伸張し、試験片が破断したときの寸法を、試験片の元の寸法と比較することにより求めた値である。
【００８６】
また、補強材を粘着材により電槽１６と接着することにより、所望の位置に補強材を設けることが可能となる。したがって、設計の自由度が増す。
【００８７】
補強材の素材には、具体的な電解液の性質によっても異なるが、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、イミド系樹脂、アミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、合成ゴム、および天然ゴム等を単独、または組み合わせて用いることができる。さらには、セラミック、並びに銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、及びステンレス鋼等の金属と、上述した樹脂との複合材料で、適切な伸張率を付与したものを用いることもできる。
【００８８】
また、図１１のように、薄肉部を補強材の一部で覆う場合には、複数の補強材を１５〜２５ｍｍの間隔で並べるようにして設けるのも好ましい。これにより、電槽の内圧の上昇により薄肉部が破断したときに、内部から噴出するガスを、各補強材の間から逃がすことができ、補強材自体が破断するのを防止することができる。
【００８９】
粘着材は、例えば、アクリル系樹脂、合成ゴム、ロジン誘導体、及びテルペン系樹脂を含む。粘着材の粘着強度は、１２．５〜２０Ｎ／２５ｍｍ（２３℃での測定値）であるのが好ましい。粘着強度の下限を上記値とすることにより、二次電池の破裂の際に破片が生じた場合にも、その破片を補強材との接着により確実に保持して、破片が周囲に飛散するのをより確実に防止することができる。また、粘着強度の上限を上記値とすることにより、蓋１８を電槽１６から取り外す必要が生じた場合に、比較的容易に補強材を取り除くことができ、メンテナンス性が向上する。
【００９０】
以下、実施形態１〜５に関係する実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００９１】
（実施例１）
実施例１の二次電池として、ＪＩＳ Ｄ  ５３０１（始動用電池）に準拠する型式８０Ｄ２６の二次電池を６体作製した。二次電池の寸法は、２６０×１７３×２０２ｍｍであり、電極端子などを含めた総高は２２５ｍｍである。電槽の内部の室（セル）の数は６である。
【００９２】
電槽の側部の内法の高さは、１９５ｍｍであり、その８０％まで電解液を入れた。電槽の側部は、内法の８０％の高さまでの部分（液体保持部）の平均的な厚みを２．５ｍｍとし、上部の２０％の部分（気体保持部）の厚みは１．５ｍｍとした。蓋は、天板部の平均的な厚みが２．３ｍｍであり、脚部の厚みは３．５ｍｍである。
【００９３】
（実施例２）
電槽の側部の気体保持部の平均の厚みを１．０ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【００９４】
（実施例３）
電槽の長手側壁の気体保持部の厚みを１．５ｍｍとし、電槽の短手側壁の気体保持部の厚みを２．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【００９５】
（実施例４）
電槽の長手側壁の気体保持部の一部分だけに薄肉部を形成した。長手側壁の薄肉部以外の部分の厚みは全て２．５ｍｍとした。薄肉部は、図４に示したような長方形状とし、全ての室と一部分が重なるように形成した。その寸法は、２０×２４０ｍｍとした。薄肉部の上端に沿って第１溝を設けるとともに、薄肉部の下端に沿って第２溝を設けた。溝以外の部分の薄肉部の厚みは、１．５ｍｍとした。第１溝及び第２溝の横断面は三角形状とした。第１溝の深さは０．２ｍｍとし、第２溝の深さは０．５ｍｍとした。また、薄肉部の左端及び右端に沿って、第２溝と同じ横断面形状で深さが同じ溝を設けた。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【００９６】
（実施例５）
蓋、及び電槽の側部の上から３０％の部分を、図８に示したように、カバーにより覆った。カバーはシート状で、厚みは１．０ｍｍとした。材質はポリエチレンとした。また、カバーの、各電極端子の設置部及び蓋の開口部と正対する位置には、孔を設けた。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【００９７】
（実施例６）
気体保持部と液体保持部との境界を跨ぐように電槽の側部の内側にテープ状の補強材を粘着材により接着した。補強材の上端は、気体保持部の上下方向の幅の下から１／３の位置とし、補強材の下端は、液体保持部の上端から１．５ｃｍの位置とした。補強材として、厚さ０．２ｍｍ、幅２０ｍｍのポリ塩化ビニル製のテープを使用した。粘着材にはアクリル系樹脂を使用した。
【００９８】
あらかじめ、補強材の破断強度、補強材が破断するまでの伸張率、並びに粘着材の粘着強度を測定した。補強材の破断強度は、４５Ｎ／２５ｍｍであった。伸張率は、１００％であった。粘着材の粘着強度は、１２．５Ｎ／２５ｍｍであった。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【００９９】
（比較例１）
電槽の側部の厚みを全て２．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【０１００】
上記実施例１〜６、並びに比較例１の各６体の二次電池のうち、３体に対して下記内容の電槽の内圧上昇試験を行い、それによる電槽の破損の状況を観察した。また、残りの各３体の二次電池に対して下記内容の落下試験を行い、それによる電槽の破損の状況を観察した。以上の結果を表１に示す。
【０１０１】
（内圧上昇試験）
二次電池の長手方向Ｘの中央付近の１つの室に対応する電解液注入用孔の栓をはずし、外部から、その室の電解液の液面よりも上の内部に、長さ１０ｃｍ、径０．３ｍｍの２本の銅線の各先端部を互いに離れた状態で挿入した。その２本の銅線の先端部は、長さ５ｍｍ、径０．１ｍｍの非常に細い銅線により接続しておいた。２本の銅線の先端部を挿入した後、栓で電解液注入用孔を封口した。
【０１０２】
次に、６Ａ×１ｈｒ以上の電力で二次電池を充電し、満充電後も、そのままの状態で充電を継続することで、水素ガス及び酸素ガスが二次電池の内部で連続的に発生するようにした。このようにして、可燃性ガスを、引火性が非常に高い状態で二次電池の各室の内部に充満させた。
【０１０３】
その状態で、先端部を細い銅線で接続した上記２本の銅線に、最大電流１００Ａで１０Ｖの電圧を印加した。これにより、発熱により細い銅線が断線するときのスパークで、上記可燃性ガスに着火し、電槽の上記１つの室の内圧を急激に上昇させた。
【０１０４】
（落下試験）
二次電池を、１ｍの高さから、コンクリートの床に落下させた。
【０１０５】
【表１】
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【０１０６】
内圧上昇試験においては、薄肉部を特に設けていない比較例１は、蓋および電槽に大片（約７×７ｃｍ以上）の破片が生じた。そして、その破片が勢いよく広範囲に飛散した。また、液体保持部が破損したために電解液が流出するとともに、電解液のしぶきが周囲に飛散した。落下試験では、電槽に破損は生じなかった。
【０１０７】
これに対して、電槽の側部の気体保持部を全て薄肉部とした実施例１では、薄肉部に中片（３〜７×３〜７ｃｍ）の破片が生じたが、その破片の飛散は比較例１と比較すると抑制されていた。薄肉部から生じた破片であるために、破片の厚みも比較例１よりも小さかった。また、落下試験でも、特に電槽に破損は生じなかった。薄肉部の厚みを少し変えただけの実施例２においても同様の結果が得られた。なお、他の実施例３〜６でも、落下試験で特に電槽に破損を生じたものはなかった。
【０１０８】
長手側壁の気体保持部の全体を薄肉部とした実施例３も、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。実施例２では、短手側壁にも破損が生じたが、実施例３では、短手側壁は破損しなかった。
【０１０９】
実施例４では、薄肉部の面積が実施例１〜３よりも小さいが、薄肉部の上端及び下端に沿って溝を設けるとともに、下端の溝の深さを深くしたので、下端の溝に沿った部分がかなり早期の段階で破断し、その破断が他の部分に及ぶことはなかった。その結果、飛散した破片は小片（３×３ｃｍ以下）だけであり、その飛散も抑制されていた。また、薄肉部の上端に沿った部分は破断せず、蝶番のように機能したために、薄肉部は、斜め下に向かって開口した。その結果、電解液のしぶきもほとんどが斜め下に噴出し、広範囲には飛散しなかった。
【０１１０】
実施例５では、気体保持部及び蓋をポリエチレンからなるカバーで覆った。これにより、破片及び電解液の飛散をほぼ完全に防止することができた。気体保持部と液体保持部との境界に補強材を設けた実施例６では、電槽の気体保持部から生じた破片の一部が補強材により、液体保持部に繋ぎ止められていた。よって、実施例１よりもさらに破片の飛散が抑制された。
【０１１１】
（実施形態６）
次に、図１２及び図１３を参照して、実施形態６を説明する。図１２は、実施形態６の二次電池の外観を示す斜視図である。図１３は、実施形態６の二次電池の内部構造を示す斜視図である。なお、図１３においては、電槽の一部を切り欠いて、二次電池の内部構造を示している。
【０１１２】
図示例の電池１０Ｃにおいては、一対の長手側壁５２の上部の気体保持部１６ａに、所定数（図示例では、６つ）の薄肉部４２が設けられている。薄肉部４２は、各室２２に１つずつ独立に設けられている。薄肉部４２を各室２２に独立に設けることで、過充電及び逆接続等の二次電池の誤使用により可燃性ガスが発生し、各室２２に可燃性ガスが充満し、いずれかの室２２の内部で可燃性ガスに引火し、内部圧力が急激に上昇したような場合にも、その室２２に対応する薄肉部４２を早期に破断させて内圧を下げることが可能となる。
【０１１３】
これにより、各室２２を区画する隔壁が破損されるのが防止される。その結果、可燃性ガスの引火が他の全ての室２２に伝播して、破裂の威力が大きくなるのを防止することができる。よって、電槽の破損を、１つの室２２を囲う部分に抑えることが可能となり、破片や電解液の飛散を抑制することができる。
【０１１４】
さらに、電池１０Ｃにおいては、各薄肉部４２は、一対の長手側壁５２の間で、千鳥配列に設けられている。すなわち、隣り合う２つの室２２の２つの薄肉部４２の一方は、一対の長手側壁５２の一方に設けられ、他方は、一対の長手側壁５２の他方に設けられている。すなわち、各室２２の薄肉部４２が、一対の長手側壁５２に交互に設けられている。
【０１１５】
複数の薄肉部４２を一対の長手側壁５２の間で千鳥配列に設けることにより、隣り合う薄肉部４２の間の距離Ｌを大きくすることができる。よって、１つの薄肉部４２が破断したときに、その破断が隣接する別の薄肉部４２に伝播するのを防止することができる。よって、電槽の破損をさらに抑えることができ、破片や電解液の飛散をより効果的に抑制することができる。
【０１１６】
実施形態６においても、薄肉部４２の平均的な厚みＤ１の、薄肉部４２以外の部分の長手側壁５２の平均的な厚みＤ２に対する割合は、これに限定されないが、例えば４０〜６０％とすることができる。同様に、薄肉部４２の平均的な引張強度の、薄肉部４２以外の部分の長手側壁５２の平均的な引張強度に対する比率は、これに限定されないが、例えば６０〜７０％とすることができる。
【０１１７】
以上のように、本実施形態では、各室２２の薄肉部４２を、一方の長手側壁５２に一列に並べて設けるのではなく、一対の長手側壁５２の間で薄肉部４２を千鳥配列に設けている。これにより、隣り合う薄肉部４２同士の間隔を大きくすることが可能となる。よって、１つの室２２の内部で可燃性のガスが引火して内圧が急激に上昇し、その室２２の薄肉部４２が破断したような場合にも、隣の室２２の薄肉部４２は反対側の長手側壁５２に在るために、破断は隣の室２２の薄肉部４２に伝播し難く、電槽の破壊を抑えることができる。よって、破片や電解液の飛散を抑制することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、一対の長手側壁５２の間で薄肉部４２を千鳥配列に設けているが、本発明はこれに限られない。例えば、各室２２の薄肉部４２を、一方の長手側壁５２の中で千鳥配列に設けることもできる。例えば、隣り合う薄肉部４２の間で上下の位置をずらすようにして、薄肉部４２を千鳥配列に設けることもできる。
【０１１９】
また、本形態の特徴は、図４に示した実施形態３の電池１０Ａの特徴と組み合わせることができる。つまり、図５に示したような、上端及び下端に沿って溝を有する薄肉部を、各室２２毎に独立に設けることができる。また、その薄肉部を千鳥配列で設けることもできる。
【０１２０】
（実施形態７）
次に、図１４を参照して、本発明の実施形態７を説明する。実施形態７の電池１０Ｄは、薄肉部４２が長手側壁５２にではなく、蓋１８の天板部１８ａに設けられている。また、電解液注入用孔３８は、天板部１８ａの上面の短手方向Ｙの他方に偏った位置にではなく、短手方向Ｙの中央で、長手方向Ｘに等間隔に並ぶように設けられている。
【０１２１】
薄肉部４２は、各室２２に１つずつ独立に設けられるとともに、各室２２の薄肉部４２の少なくとも一部分（図示例では、４２1〜４２4の４つの薄肉部４２）は、天板部１８ａに千鳥配列で設けられている。
【０１２２】
このように、薄肉部４２を蓋１８に設ける場合にも、各室２２の薄肉部４２を千鳥配列で設けることにより、隣り合う室２２の薄肉部４２の間隔を大きくすることができる。よって、各薄肉部４２の間で破断が伝播するのを防止することができる。
【０１２３】
なお、図示例においては、一部の薄肉部４２（４２5及び４２6の２つの薄肉部４２）は、千鳥配列になっていない。この点は、電極端子３６や電解液注入用孔３８の位置をずらす等して、全ての薄肉部４２を千鳥配列に設けるようにすることもできる。
【０１２４】
（実施形態８）
次に、図１５を参照して、本発明の実施形態８を説明する。実施形態８の電池１０Ｅにおいては、各室２２に対応して一対の薄肉部が設けられている。より具体的には、図には明瞭に表されていないが、室２２毎に、一対の長手側壁５２の一方には強薄肉部４４が設けられ、一対の長手側壁５２の他方には弱薄肉部４６が設けられている。ここで、強薄肉部４４は弱薄肉部４６よりも強度（引張強度）が大きい薄肉部であり、強薄肉部４４の平均的な厚みは弱薄肉部４６のそれよりも大きくなっている。
【０１２５】
そして、隣り合う室２２の弱薄肉部４６の一方は、一対の長手側壁５２の一方に設けられ、隣り合う室２２の弱薄肉部４６の他方は、一対の長手側壁５２の他方に設けられている。よって、各長手側壁５２において、強薄肉部４４と弱薄肉部４６とは交互に並んでおり、強薄肉部４４同士、または弱薄肉部４６同士が隣り合わないようになっている。
【０１２６】
各室２２の強薄肉部４４に着目すれば、各強薄肉部４４は、一対の長手側壁５２の間で千鳥配列に設けられている。同様に、各室２２の弱薄肉部４６に着目すれば、各弱薄肉部４６は、一対の長手側壁５２の間で千鳥配列に設けられている。
【０１２７】
以上のように、強薄肉部４４と弱薄肉部４６とが各長手側壁５２で交互に並んでいることで、より早期に破断すると思われる弱薄肉部４６同士の間の距離を大きくすることができる。よって、１つの室２２の弱薄肉部４６の破断が隣り合う室２２の弱薄肉部４６に伝播し難くなり、電槽の破壊を抑えることができる。
【０１２８】
一例として、弱薄肉部４６の平均的な厚みは、各長手側壁５２の薄肉部以外の部分の平均的な厚みの４０％とし、強薄肉部４４の平均的な厚みは、各長手側壁５２の薄肉部以外の部分の平均的な厚みの６０％とすることができる。
【０１２９】
以下に、実施形態７及び８に関係する各実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
（実施例７）
各室を囲う一対の長手側壁の一方または他方の上から２０％の部分の厚みが他の部分の６０％の厚みとなるように内壁を窪ませることで、各室に１つずつ独立に、平均的な厚みが１．５ｍｍである薄肉部を形成した。各薄肉部は、一対の長手側壁の間で千鳥配列となるように、隣接する２つの室の薄肉部の一方は、一対の長手側壁の一方に形成し、他方は、一対の長手側壁の他方に形成した。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、６体の二次電池を作製した。
【０１３０】
（実施例８）
薄肉部の平均的な厚みを１ｍｍ（他の部分の４０％の厚み）としたこと以外は、実施例１と同様にして６体の二次電池を作製した。
【０１３１】
（比較例２）
薄肉部を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして６体の二次電池を作製した。
【０１３２】
上記実施例７及び８、並びに比較例２の各６体の二次電池のうち、３体に対して上述の内圧上昇試験を行い、それによる電槽の破損の状況を観察した。また、残りの各３体の二次電池に対して上述の落下試験を行い、それによる電槽の破損の状況を観察した。以上の結果を表２に示す。
【０１３３】
【表２】
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【０１３４】
薄肉部を設けていない比較例２では、内圧上昇試験の結果、スパークにより内部の可燃性ガスに引火させた室と隣り合う室の内部ガスに、隔壁の破壊により、次々に引火して、電槽から大片（約７×７ｃｍ以上）の破片が生じた。そして、その破片が勢いよく広範囲に飛散した。また、電槽の気体保持部だけではなく液体保持部が破壊されたために、電解液が外部に流出するとともに、比較的大量の電解液のしぶきが広範囲に飛散した。
【０１３５】
これに対して、各室に独立に、一対の長手側壁の間で千鳥配列に薄肉部を設けた実施例７及び８においては、内圧上昇試験の結果、スパークにより内部の可燃性ガスに引火させた室の薄肉部だけが破断した。よって、その破断により生じた破片は小片（約３×３ｃｍ以下）であった。そして、その破片が飛散した距離も、比較例２よりも小さかった。また、薄肉部が電槽の気体保持部に設けられていたために、液体保持部は破壊されず、電解液の外部への流出を防ぐことができた。また、周囲に飛散した電解液も比較例２よりも少量であった。
【０１３６】
落下試験においては、薄肉部を設けていない比較例２では、電槽は全く破壊されず、薄肉部を設けた実施例７及び８においても、電槽は破壊されなかった。
【０１３７】
以上の結果、薄肉部の強度をバランスよく設定することで、内圧上昇による電解液等の飛散を抑えることと、通常の使用に堪える電槽の強度を保持することとが、両立し得ることが確かめられた。
【０１３８】
（実施形態９）
次に、図１６〜図１９を参照して、本発明の実施形態９を説明する。図１６は、実施形態９に係る二次電池の概略構成を示す斜視図である。図１７は、同二次電池の内部構造を示す斜視図である。図１８は、図１６のＸＶIII−ＸＶIII線の矢視断面図である。図１９は、薄肉部の拡大断面図である。なお、図１７においては、ケース及び蓋の一部を切り欠いて、二次電池の内部構造を示している。
【０１３９】
図示例の電池１０Ｆにおいては、天板部１８ａにおける幅方向Ｙの他方に偏った位置に、長手方向Ｘと平行に等間隔で並ぶように、各セル室２２に対応する薄肉部４３が形成されている。
【０１４０】
薄肉部４３は、天板部１８ａの外側面に底面の平坦な凹部４５を設けることにより形成されている。凹部４５は、上面視で略長方形の形状を有している。底部の幅、つまり短辺の長さは、１０〜９０ｍｍとするのが好ましい。アスペクト比は、３：２〜４：１とするのが好ましい。
【０１４１】
室２２は、上面視で長方形の形状を有しており、その長手方向は、幅方向Ｙに沿っている。凹部４５の長手方向も幅方向Ｙに沿っており、室２２の上面視の長手方向と、凹部４５の長手方向は平行となっている。
【０１４２】
凹部４５の中には、ゲル材（例えばアルファゲル（（株）タイカの登録商標））、ゴムシート、不織布等の布、軟質樹脂材料等からなる保護材４７が配置されている。
【０１４３】
保護材４７を凹部４５の中で固定する態様は特に限定されない。保護材４７が、ゴムシート、軟質樹脂材料等の、ある程度の剛性を有する材料から形成されている場合には、凹部４５の形状とほぼ同じ形状に保護材４７を形成し、保護材４７を凹部４５の中に単に嵌め込むだけでもよい。
【０１４４】
図１９に示すように、保護材４７を、接合材（例えば両面テープ）４８により凹部４５の底面に固定する場合には、接合材４８の上面視の面積は、凹部４５の上面視の面積よりも小さくするのが好ましい。例えば、接合材４８の上面視の面積の凹部４５の上面視の面積に対する比率は３〜２５％とするのが好ましい。
【０１４５】
上記比率を２５％以下とすることにより、薄肉部４３の強度が、保護材４７との接合により大きくなり、薄肉部４３の早期の破断が妨げられるのを防止することができる。一方、上記比率を３％以上とすることにより、保護材４７が凹部４５の中から容易に抜け落ちてしまうのを防止することができる。なお、実施形態９の薄肉部４３は、電槽の側部に設けてもよく、図１４に示したように、蓋１８に千鳥配列で形成することもできる。保護材４７は、前述のいずれの実施形態における薄肉部にも同様に適用できる。
【０１４６】
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形及び改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、すべての変形及び改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の二次電池の二次電池は、例えば、車載用電源、各種携帯型電子機器の駆動用電源、蓄電設備における電源として二次電池を用いる場合に有用である。とりわけ、パック化されずに、ユーザーの使用方法に安全性がゆだねられる二次電池、例えば鉛蓄電池において有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ…二次電池、
１６…収容部、
１６ａ…気体保持部、
１６ｂ…液体保持部、
１８…蓋、
２２…室、
２４…電極群、
４１、４２、４３…薄肉部、
４１ａ…第１溝、
４１ｂ…第２溝、
４４…強薄肉部、
４５…凹部、
４６…弱薄肉部、
４７…保護材、
５２…長手側壁、
５４…短手側壁、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極及びセパレータを有する電極群と、電解液と、前記電極群及び前記電解液を収容する、開口を有する収容部、及び前記収容部の開口を封口する蓋、を有する電槽と、を具備した二次電池であって、
前記電槽は、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有し、
前記収容部の前記気体保持部に薄肉部が形成されている、二次電池。
【請求項２】
前記電槽の内部が、少なくとも１つの隔壁により複数の室に区分され、
前記複数の室のそれぞれが前記電極群と前記電解液とを収容し、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記収容部の前記気体保持部に前記薄肉部が独立に形成されている、請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手側壁と略平行な板状であり、
前記薄肉部が前記長手側壁に千鳥配列で形成されている、請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の一方は、前記一対の長手側壁の一方に設けられ、隣り合う２つの前記室の前記薄肉部の他方は、前記一対の長手側壁の他方に設けられている、請求項３記載の二次電池。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記薄肉部が上端及び下端を有する略長方形であり、
前記上端に沿って第１溝が設けられ、
前記下端に沿って第２溝が設けられ、
前記第２溝が前記第１溝よりも深い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記薄肉部が、前記気体保持部の外側面に凹部を設けることで形成されており、
前記薄肉部を保護する保護材が、前記凹部の中に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記保護材が、ゲル材料、ゴムシート、布、及び軟質樹脂材料よりなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項７記載の二次電池。
【請求項９】
前記凹部が、平坦な底面を有し、前記底面の９０％以上が前記保護材で覆われている、請求項７または８記載の二次電池。
【請求項１０】
前記保護材が、板状であり、その厚みが、前記凹部の最大深さ以下である、請求項９記載の二次電池。
【請求項１１】
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手端部と略平行な板状であり、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記一対の長手側壁の一方に比較的強度の大きい強薄肉部が設けられ、前記一対の長手側壁の他方に比較的強度の小さい弱薄肉部が設けられ、
隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の一方は、前記一対の長手側壁の一方に設けられ、隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の他方は、前記一対の長手側壁の他方に設けられている、請求項１記載の二次電池。
【請求項１２】
正極、負極及びセパレータを有する電極群と、電解液と、前記電極群及び前記電解液を収容する、開口を有する収容部、及び前記収容部の開口を封口する蓋、を有する電槽と、を具備した二次電池であって、
前記電槽は、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有し、
前記気体保持部が薄肉部を含み、
前記収容部が、
一対の長辺及び一対の短辺を有する略長方形の底部と、
前記底部の一対の短辺から立ち上がる、対向する一対の短手側壁、及び前記底部の一対の長辺から立ち上がる、対向する一対の長手側壁を有する側部と、を含み、
前記少なくとも１つの隔壁は、前記一対の短手端部と略平行な板状であり、
前記複数の室のそれぞれに対して、前記蓋に、比較的強度の大きい強薄肉部及び比較的強度の小さい弱薄肉部が１つずつ設けられ、
隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の一方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の一方寄りに設けられ、隣り合う２つの前記室の前記強薄肉部の他方は、前記蓋の前記一対の長手側壁の他方寄りに設けられている、二次電池。
【国際調査報告】
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